竖向荷载下的生态复合墙体内力计算及影响因素分析

生态复合墙体在竖向荷载作用下,墙体各组件(边框、肋格、填充砌块)之间存在协同工作关系。采用弹性地基梁理论,建立生态复合墙体在竖向荷载作用下的内力计算模型,定量地计算出各组件在竖向荷载作用下承担的内力,分析影响墙体受力分配关系的因素。理论分析与试验结果对比表明:该计算模型运用于竖向荷载作用下的生态复合墙体内力计算具有一定的精确度;各组件分配竖向荷载比例与暗梁刚度、边框柱刚度及复合墙板等效弹性模量等因素有关,边框柱刚度的影响小于暗梁刚度影响;当复合墙板等效弹性模量增大至30 GPa时,边框柱承担的荷载只占总荷载的18.4%。该研究结果为生态复合墙结构的抗震优化设计提供了一定的参考。     

密肋复合墙体在竖向荷载作用下受力性能有限元分析

利用有限元方法对密肋复合墙体在竖向荷载作用下填充砌块对墙体抗压的贡献、墙体轴力的分配特点及规律等受力性能进行分析;以边框柱及肋柱的截面形状、尺寸、肋柱布置及暗梁高度等作为主要变化参数,对轴力分配系数的影响因素进行讨论,并给出轴力分配系数的计算值,为竖向荷载作用下边框柱及肋柱轴力的计算提供依据。     

密肋复合墙体竖向荷载下受力性能试验研究

本文介绍了4榀1／2比例模型的密肋复合墙体在竖向荷载作用下的受力性能试验,由试件的破坏过程和特征以及试验数据,研究了竖向荷载作用下复合墙体的破坏模式、高厚比对墙体承载力的影响、砌块对墙体抗压的贡献、肋梁的作用、轴力在边框柱、肋柱和砌块间的分配及其协同工作性能等受力性能,分析了复合墙体轴心受压承载力的影响因素,为建立计算公式提出了建议,试验和计算数据可为进一步确定计算参数提供依据。     

中高层密肋复合墙体延性及轴压比限值研究

根据中高层密肋复合墙体结构的特点,提出了基于位移延性的设计方法。根据计算结果,分析了内墙板配混凝土率、内墙板纵向配筋率、边框柱截面高度及墙体高宽比对密肋复合墙体位移延性的影响,其中,配混凝土率、边框柱截面高度对位移延性的影响较大,纵向配筋率的影响较小。结合工程实际提出了中高层密肋复合墙体的轴压比限值,方便了该结构体系的工程应用。     

密肋复合墙体弹性刚度试验及计算分析

通过对9块1/2比例密肋复合墙体模型的抗震性能试验,探讨了影响墙体弹性刚度的主要因素;结合密肋复合墙体的特殊构造,建立了墙体的复合材料二相体力学模型;按照混凝土与砌块体积比不变原则对肋梁、肋柱同时加强,得出墙体的弹性计算常数及剪切常数;在此基础上,进一步将墙体简化为各向同性的计算模型,给出了墙体弹性模量及剪切模量实用计算公式,为密肋复合墙体的实用弹性刚度计算公式提供了必要的参数,并且计算结果与试验值吻合较好,说明该模型具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

密肋复合墙体弹塑性力学模型研究

在前期的密肋复合墙体试验及理论研究的基础上,根据刚度等效的原理提出密肋复合墙体弹塑力学模型,采用该模型对密肋复合墙体进行了Pushover分析,所得结果与试验结果相近,验证了模型的实用性。     

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能试验研究

以两榀1/2比例的两层密肋复合墙体作为研究对象,按照与12层墙体底部受力相等的原则设计加载模式,对密肋复合墙体在水平和竖向荷载及水平弯矩作用下的压弯剪复合受力性能进行了静载试验研究。了解了密肋复合墙体的破坏过程,分析了墙体的破坏模式及其特征、承载力、变形性能、延性及截面正应变分布等受力性能。试验结果表明:密肋复合墙体在压弯剪复合受力状态下的破坏模式主要为以边框柱拉压破坏为特征的弯曲型破坏;在压弯破坏极限状态时,墙体截面正应变主要集中在边框柱截面内,墙板的整体抗弯作用较小。试验研究结果可为研究密肋复合墙体压弯剪复合受力性能有限元分析模型、建立密肋复合墙体正截面承载力计算理论及设计方法提供依据。     

钢管RPC边框密肋复合剪力墙轴压性能研究

为研究新型钢管RPC边框密肋复合剪力墙的轴压性能,基于统一强度理论,考虑中间主应力及拉压异性效应,推导出此类构件的轴压承载力计算公式并进行试验验证;采用有限元分析软件ABAQUS,建立钢管RPC边框密肋复合剪力墙的有限元模型,对轴压力学性能进行分析,探讨了中间主应力、钢管壁厚和高宽比对构件轴压承载力的影响.结果表明:钢管RPC边框密肋复合剪力墙具有较高的轴压承载力,ABAQUS数值模拟结果与理论分析结果吻合良好,同时验证了理论计算方法的准确性及有限元模型的可靠性.最后总结分析荷载位移曲线与应力曲线的变化规律,可知钢管RPC边框密肋复合剪力墙表现出良好的协同工作能力.     

钢管RPC边框密肋复合剪力墙抗剪性能

为研究新型钢管活性粉末混凝土(RPC)边框密肋复合剪力墙的抗剪性能,基于统一强度理论和斜压杆计算模型,考虑材料的中间主应力、拉压异性效应以及边框架与等效弹性板之间剪应力等因素的影响,建立了此类组合墙体的抗剪承载力计算公式。利用ABAQUS有限元软件,对不同混凝土强度、轴压比、钢管屈服强度的钢管RPC边框密肋复合剪力墙进行水平单调加载,将抗剪承载力数值模拟结果与理论计算结果进行对比分析。结果表明:抗剪承载力计算值与有限元值吻合较好,验证了理论计算方法的准确性与有限元模型的可靠性; 随着密肋复合墙板肋格RPC强度等级的提高,剪力墙抗剪承载力显著提高; 随着轴压比的增加,抗剪承载力先增加后下降,且延性性能下降; 提高边框柱钢管屈服强度,剪力墙承载力略有增加,效果并不显著,但可以改善构件延性性能; 提出的抗剪承载力计算公式为该新型复合剪力墙的发展提供了理论基础。     

密肋复合墙体弹塑性宏模型研究

提出了以剪切变形为主的密肋复合墙体的弹塑性宏模型。宏模型由三根竖杆单元组成,分别模拟密肋复合墙体的墙板和边柱。宏模型以有限元为基础,但自由度比有限元模型少得多。在使用SAP 2000中的Link单元建立宏模型时,推导了Link单元的刚度矩阵,给出了相对转动中心高度的确定方法,并结合钢筋混凝土柱轴向恢复力模型和密肋复合墙体水平剪切恢复力模型,给出了Link单元塑性铰力-位移关系的计算公式。通过压、弯、剪复合作用下的密肋复合墙体的试验结果与计算结果比较表明,该计算模型原理清晰,具有较好的计算精度,适合于密肋壁板结构体系的非线性时程反应分析。     

密肋复合墙体等效斜压杆模型

结合课题组前期的研究成果,对一种新型结构的主要受力构件——密肋复合墙体的弹性简化计算模型进行研究。在密肋复合墙体框格单元试验的基础上,探讨框架梁柱刚度、填充材料力学性能等主要因素对密肋复合墙体框格单元受力性能及破坏形式的影响;将墙体中的填充块对整体墙体的作用等效为铰接于钢筋混凝土框架的对角斜压杆,并分析、构造出等效斜压杆宽度的计算公式;在此基础上,建立适用于密肋复合墙体的刚架-斜压杆简化计算模型并推导出刚架-斜压杆弹性抗侧刚度公式。理论分析表明:刚架-斜压杆能够较好地反映密肋复合墙体的真实受力性能,是一种合理的简化计算模型。     

密肋复合墙板框格单元破坏模式研究

框格单元是密肋复合墙板的基本受力单元,为了详细研究框格单元的破坏过程、破坏模式及填充砌块与框格的相互作用机理,进行了3个框格单元的单调对角加载试验。试验表明:加载过程中首先在填充块对角线附近出现一至二条贯通的主拉裂缝;接着框格上、下节点及框格梁柱上出现垂直裂缝;填充块上下角区出现圆弧状受压裂缝后框格单元达到承载力极限状态,其最终破坏形式与填充块和框格相对刚度有关。基于弹性地基梁理论分析了加载过程中框格和填充材料的受力特点,指出框格单元存在三种破坏形式:砌块对角压碎破坏、砌块角部压碎破坏、肋柱肋梁节点局部受压破坏。其中第二种形式与复合墙板的各阶段破坏形式相对应,且塑性铰转动充分,是一种合理的破坏模式。最后结合试验及理论分析将填充块等效为铰接于框格的对角斜压杆,提出等效斜压杆宽度、强度和刚度的计算方法,建立单元格简化分析模型,为墙板的受力分析提供了理论基础。     

竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁内力计算分析

通过对不同比例模型框支密肋壁板结构墙梁在单调竖向荷载作用下的试验,对墙梁在竖向荷载作用下的受力特点给予探讨;结合有限元分析,对影响墙梁内力分布的主要因素进行研究;以弹性地基梁理论为基础,采用三角级数解析,给出框支密肋壁板结构墙梁内力计算公式,并回归出内力修正系数。理论分析和试验结果表明,托梁与密肋复合墙体具有相当强的组合作用;采用本文提出的内力计算公式进行计算更接近试验结果。     

刚架-斜压杆模型在密肋复合墙板力学分析中的应用

通过对14榀不同形式的密肋复合墙板试件进行水平低周反复加载、水平单调加载以及竖向单调加载试验,研究了墙板的受力特点与破坏模式以及墙板中肋梁、肋柱与填充砌块的共同工作性能。应用刚架—斜压杆简化计算模型对影响密肋复合墙板受力特点与破坏模式的主要因素进行了研究。不同算例的分析结果表明复合墙板的剪跨比、轴压比与框格的划分形式对其受力特点具有较显著的影响;外框架、肋柱和肋梁以及填充砌块对于复合墙板的受力性能分别起不同作用。     

新型复合墙体在竖向荷载作用下的简化计算模型

密肋复合墙体是密肋壁板结构的主要受力构件。通过对密肋复合墙体在单凋竖向荷载作用下的试验研究及有限元模拟分析,探讨了墙体在竖向荷载作用下的受力特点及简化计算模型;提出了墙体的轴心受压承载力计算公式。     

密肋复合板结构非线性数值分析模型研究与验证

综合考虑密肋复合墙体的外框、肋格和填充砌块三部分构成特性,基于通用有限元分析软件,运用分层壳理论及纤维模型理论并结合自定义材料子程序模型,建立了不仅能反映密肋复合板结构整体受力特性还能反映构件开裂、挤压等局部受力特性的密肋复合板结构非线性数值分析模型。通过对3个构件试验和1个结构试验进行数值模拟计算,模拟结果与试验数据吻合较好,验证了本文数值分析模型可用于密肋复合板结构的滞回性能模拟,并具有较高的计算精度。     

支承梁刚度作用下的楼板内力计算分析

使用考虑楼板作用的空间框架有限元程序，对不同结构型式的主厂房、楼板内力与支承梁刚度的关系进行探讨，并对其结果进行分析总结。     

砌块强度对密肋复合墙体抗震性能影响分析

密肋壁板结构是一种节能、抗震型建筑结构新体系,其主要受力构件--密肋复合墙体的抗震性能受多种因素的影响.在试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS建立了密肋复合墙体的非线性有限元分析模型,对填充不同强度砌块的各个墙体在水平荷载和竖向荷载共同作用下承载力、变形性能进行了比较分析.文中表明了填充砌块与框格混凝土的相对强度对二者协同工作性能的影响,并对墙体设计中填充砌块的选择提出了合理化建议.     

密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算

密肋复合墙体结构是近年来发展的一种建筑结构新体系,密肋复合墙体是密肋复合墙体结构的主要受力构件。采用复合材料方法对密肋复合墙体的弹性阶段进行力学分析,以有效自洽法(ESCM)和相互作用直推法(IDD)为基础,把墙体视为基体-夹杂型复合材料弹性板,推导密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算公式,结合试验资料对计算模型进行验证。结果表明,建立的基体-夹杂型复合材料等效弹性板模型是可行的。     

密肋壁板结构分灾抗震设计

结构分灾抗震设计是基于性能抗震设计的一种实用设计方法。根据密肋壁板结构"砌块-框格-外框"分阶段释放地震能量的破坏模式,将分灾设计理论应用于结构的抗震设计之中,提出填充砌块作为结构的第一道分灾防线,框格作为结构的第二道分灾防线,而外框架及连接加强措施是结构体系的第三道防线的抗震分灾设计模型。以此为依据,对密肋壁板结构的三阶段分灾设计方法进行探讨。